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变压器局放研究现状及存在的问题
点击次数:794 发布时间:2018-03-13

对于局部放电的检测与研究,国外起始于上世纪50-60年代。日本、加拿大、德国等国家相继开发了许多变压器局部放电检测系统,在实际应用中也取得了一定的效果,如德国1996年研制的局放在线监测系统,通过一定方法分别得到局放的电容性信号和电感性信号,对两路信号进行软件滤波消除干扰并送入计算机进行处理,系统的抗干扰能力较强,灵敏度也很高。在国内,清华大学电机系于90年代初研制出在线监测变压器局部放电的计算机系统,可同时采集局部放电电信号和超声波信号,并通过光纤传送数据,有较强的抗电磁干扰能力。

 

在变压器的局部放电超声波检测方面,国外zui具影响力的是美国物理声学公司(PAC),其产品建立在上百台大型电力变压器检测所建立的数据库基础上,有较强的定位能力;在国内,武汉高压研究院也取得了一系列科研成果。该院在吸收美、法、日等国成功经验的基础上,结合国家大型攻关项目开发的JFD-2A超声定位系统,集高灵敏度局放声测探头、高速数据采集单元、功能全面的故障定位软件包于一体,适用于对大型变压器及其它充油电气设备的局部放电超声波信号进行采集、分析与故障定位,现场灵敏度<300PC,定位误差<25cm。

 

目前,影响变压器局部放电超声波定位系统性能的主要因素是信号干扰与定位误差。局放信号的干扰有很多,如现场的机械振动噪声、电力系统中的载波通讯及保护信号、可控硅闭合或开断及地网中产生的脉冲型周期性信号等等。对于信号干扰的处理,国内外学者结合信号系统理论、控制理论、数值理论的发展,针对性地提出了多种降噪方法,如数字滤波、自适应滤波、小波分析等,这些新方法的应用对于提高测量精度有很大帮助。但是,由于现场情况复杂多变,各类方法的降噪性能都有一定的局限性。另外,局放声测探头抗干扰能力的提高也是信号降噪的关键因素,国内外许多科研机构与公司也正在这一领域开展研究,目前,国外的Biddle Instruments公司、Power Diagnostix公司、国内的西安电工研究所西海公司、武汉高压研究院等都研制出了自己的高性能探头产品。

 

局放超声定位的传统算法是电一声时延球面法和声一声时延双曲面法。以此为基础,近年来不断有新的改进方法提出,如模式识别法,它不用考虑迭代计算的发散问题,能避免因放电点在变压器边缘而出现的定位出界;单元搜索法,它视等值声速为变量,能避免声速值选取不当产生的误差;定位遗传算法,它对初始点无可行性要求,问题维数不受限制,能够有效地防止陷入局部zui小。这些方法都是以声信号时延为计算条件的,定位精度目前还不够理想,甚至会出现定位失败的情况。影响定位效果的主要因素是:由于超声波在变压器内部的传播过程很复杂,传播路径无法事先预知,加上传播声速受到诸多因素的影响,不是一个恒定值,因此,难以获得代表真实定位信息的时延;另外,由于检测手段有限,加上干扰噪声的影响时延本身的测量精度也不高,往往有数μs到数十μs的误差。

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